El documento describe el ciclo termodinámico de Otto, que se aplica en motores de combustión interna de gasolina. El ciclo consta de cuatro fases: 1) admisión y compresión de la mezcla aire-combustible, 2) combustión a volumen constante, 3) expansión de los gases, y 4) escape. Los motores de Otto pueden ser de dos o cuatro tiempos. Los motores de cuatro tiempos son más eficientes y contaminan menos. El rendimiento del ciclo ideal de Otto depende de la relación de comp

1. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CHIMBORAZO
.
TEMA: Ciclo de Otto.
El ciclo Otto es el ciclo termodinámico que se aplica en los motores de combustión
interna de encendido provocado (motores de gasolina). Se caracteriza porque en una
primera aproximación teórica, todo el calor se aporta a volumen constante.
Esquema de un ciclo Otto de 4 tiempos en un diagrama PV
Ciclo Otto con valores exactos
CICLO DE 2 CARRERAS (4T)
El fluido de trabajo es una mezcla de aire y gasolina que experimenta una serie
procesos, dos de los cuales no participan en el ciclo termodinámico del fluido operante
pero son fundamentales para la renovación de la carga del mismo:

2. E-A: admisión a presión constante (renovación de la carga)
A-B: compresión isoentrópica
B-C: combustión, aporte de calor a volumen constante. La presión se eleva
rápidamente antes de comenzar el tiempo útil
C-D: fuerza, expansión isoentrópica o parte del ciclo que entrega trabajo
D-A: Escape, cesión del calor residual al ambiente a volumen constante
A-E: Escape, vaciado de la cámara a presión constante (renovación de la carga)
Hay dos tipos de motores que se rigen por el ciclo de Otto, los motores de dos tiempos y
los motores de cuatro tiempos. Este último, junto con el motor diésel, es el más
utilizado en los automóviles ya que tiene un buen rendimiento y contamina mucho
menos que el motor de dos tiempos.
Motor de cuatro tiempos
1. Durante la primera fase, el pistón se desplaza hasta el PMI (Punto Muerto
Inferior) y la válvula de admisión permanece abierta, permitiendo que se aspire
la mezcla de combustible y aire hacia dentro del cilindro (esto no significa que
entre de forma gaseosa).
2. Durante la segunda fase las válvulas permanecen cerradas y el pistón se mueve
hacia el PMS, comprimiendo la mezcla de aire y combustible. Cuando el pistón
llega al final de esta fase, la bujía se activa y enciende la mezcla.
3. Durante la tercera fase, se produce la combustión de la mezcla, liberando energía
que provoca la expansión de los gases y el movimiento del pistón hacia el PMI.
Se produce la transformación de la energía química contenida en el combustible
en energía mecánica trasmitida al pistón, que la trasmite a la biela, y la biela la
trasmite al cigüeñal, de donde se toma para su utilización.
4. En la cuarta fase se abre la válvula de escape y el pistón se mueve hacia el PMS
(Punto Muerto Superior), expulsando los gases producidos durante la
combustión y quedando preparado para empezar un nuevo ciclo (renovación de
la carga)

3. Para mejorar el llenado del cilindro, también se utilizan sistemas de sobrealimentación,
ya sea mediante empleo del turbocompresor o mediante compresores volumétricos o
también llamados compresores de desplazamiento positivo.
CICLO DE UNA CARRERA (2T)
Motor de dos tiempos
1. (Admisión - Compresión). Cuando el pistón alcanza el PMI (Punto Muerto
Inferior) empieza a desplazarse hasta el PMS (Punto Muerto Superior), creando
una diferencia de presión que aspira la mezcla de aire y gasolina por la lumbrera
de admisión hacia el cárter de precompresión. (Esto no significa que entre de
forma gaseosa). Cuando el pistón tapa la lumbrera, deja de entrar mezcla, y
durante el resto del recorrido descendente, el pistón la comprime en el cárter
inferior, hasta que se descubre la lumbrera de transferencia que lo comunica con
la cámara de compresión, con lo que la mezcla fresca precomprimida ayuda a
expulsar los gases quemados del escape (renovación de la carga)
2. (Expansión - Escape de Gases). Una vez que el pistón ha alcanzado el PMS y la
mezcla está comprimida, se la enciende por una chispa entre los dos electrodos
de la bujía, liberando energía y alcanzando altas presiones y temperaturas en el
cilindro. El pistón se desplaza hacia abajo, realizando trabajo hasta que se
descubre la lumbrera de escape. Al estar a altas presiones, los gases quemados
salen por ese orificio.
El rendimiento de este motor es inferior respecto al motor de 4 tiempos, ya que tiene un
rendimiento volumétrico menor y el escape de gases es menos eficaz. También son más
contaminantes. Por otro lado, suelen dar más par motor en la unidad de tiempo
(potencia) para la misma cilindrada, ya que este hace una explosión en cada revolución,
mientras el motor de 4 tiempos hace una explosión por cada 2 revoluciones, y cuenta
con más partes móviles. En el pasado fueron sumamente populares por sus elevadas
prestaciones en las motocicletas hasta una cierta cilindrada, ya que al aumentar ésta su
consumo era excesivo.
Éste tipo de motores se utilizan mayoritariamente en motores de poca cilindrada
(ciclomotores, desbrozadoras, cortasetos, motosierras, etc), ya que es más barato y

4. sencillo de construir, y su emisión de contaminantes elevada es muy baja en valor
absoluto.
EFICIENCIA
La eficiencia o rendimiento de los motores Otto modernos se ve limitada por varios
factores, entre otros, la pérdida de llenado en el proceso de renovación de la carga
energía por la fricción y la refrigeración.
En el ciclo Otto los motores trabajan en un rango de presiones de combustión de 25 a 30
bares, partiendo de una relación de compresión de 9 a 10, y en los que la relación de
aire/combustible (factor lambda), toma valores de 0,9 a 1,1.
Rendimiento del ciclo de Otto ideal
El rendimiento del ciclo de Otto, como el de cualquier otra máquina térmica, viene dado
por la relación entre el trabajo total realizado durante el ciclo y el calor suministrado al
fluido de trabajo:
La absorción de calor tiene lugar en la etapa 23 y la cesión en la 41, por lo que:
Suponiendo que la mezcla de aire y gasolina se comporta como un gas ideal, los calores
que aparecen la ecuación anterior vienen dados por:
ya que ambas transformaciones son isócoras.
Sustituyendo en la expresión del rendimiento:

5. Las transformaciones 12 y 34 son adiabáticas, por lo que:
puesto que V2 = V3 y V4 = V1.
Restando,
La relación entre volúmenes V1/V2 se denomina relación de compresión (r).
Sustituyendo en la expresión del rendimiento se obtiene:
El rendimiento expresado en función de la relación de compresión es:
Cuanto mayor sea la relación de compresión, mayor será el rendimiento del ciclo de
Otto.

6. BIBLIOGRAFÍA:
http://es.wikipedia.org/wiki/Ciclo_Otto
http://acer.forestales.um.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/termo2p/otto.html